《超低溫環境下鋼筋混凝土材料性能試驗研究》是依託天津大學，由謝劍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超低溫環境下鋼筋混凝土材料性能試驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：謝劍
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
LNG等低溫儲罐的設計自主化，以及混凝土結構在嚴寒地區的安全使用，要求掌握鋼筋混凝土材料在超低溫環境下的力學和結構性能。本項目將通過一套完整的試驗方案，對鋼筋（包括鋼絞線）、混凝土材料在超低溫環境下的材料性能進行系統研究，分析低溫對鋼筋混凝土材料力學性能及結構性能的影響機理；建立混凝土、鋼筋及鋼絞線在低溫環境下力學性能模型及相互間粘結性能模型；並通過鋼筋混凝土構件和預應力混凝土構件在低溫環境下的結構性能試驗，驗證及修正材料性能模型。本項目的研究將有助於我國建立一套比較完整的、獨立的低溫環境下鋼筋混凝土結構設計標準體系，提升我國在大型低溫儲罐設計領域的國際地位，促進混凝土結構在超低溫環境下更加安全可靠的套用。
結題摘要
近年來，由於液化天然氣越來越受到青睞，超低溫下鋼筋混凝土的性能研究越來越受到國內學者的重視。國內學者的研究主要集中於對國外相關文獻的歸納總結，國內相關試驗的具體數據相當有限；而國外研究資料因年代久遠，且具有保密性，實際的試驗數據很難獲得。本次課題在成功研製超低溫試驗降溫保溫裝置、試驗測試儀表設備的基礎上，系統的研究了超低溫下鋼筋混凝土材料的力學性能，其內容主要包括超低溫下混凝土、鋼筋和鋼絞線的材料性能，超低溫下鋼筋與混凝土、鋼絞線與混凝土的黏結性能，超低溫下箍筋約束短柱、鋼筋混凝土梁、預應力混凝土梁等構件的受力性能。除此之外，該課題還探究了超低溫凍融下混凝土的強度、鋼筋與混凝土黏結性能退化情況。經過三年的研究，本課題為超低溫鋼筋混凝土材料性能的研究積累了大量的數據，並取得了一定的成果：混凝土的抗壓強度隨著溫度的降低有顯著的提高，尤其是在20℃~-120℃範圍內基本成線性提高，但在-120℃之下的溫度點則變化較小；混凝土的劈裂抗拉強度隨溫度的降低而提高，但其提高的程度要與抗壓強度的提高不成比例；超低溫環境下，混凝土峰值應變逐漸降低，近似呈線性關係，實測0.5fc處的割線模量線性增大；隨著溫度的降低，鋼筋和鋼絞線的屈服強度和極限抗拉強度都有不同程度的提高，鋼筋的塑性降低，但鋼筋彈性模量變化不大；鋼筋、鋼絞線與混凝土的極限黏結強度隨溫度的降低而增大，並於-120℃達到峰值；不同低溫環境下，鋼筋、鋼絞線與混凝土極限黏結強度受到溫度、相對保護層厚度、錨固長度等參數的影響；同一低溫下，箍筋約束混凝土峰值應變隨配箍特徵值的增大呈線性增大，而彈性模量隨配股特徵值變化不大；低溫條件下混凝土峰值應變減小，脆性增大，而通過增加體積配箍率可以適當提高混凝土的峰值應變和延性係數；隨著溫度的降低，鋼筋混凝土梁及預應力混凝土梁的開裂荷載、極限荷載均有所增大，但延性降低，梁正截面計算的平截面假定成立，可按考慮溫度效應後的規範公式計算鋼筋混凝土梁的承載力等值；較常規凍融循環，超低溫凍融循環損傷作用更大，-80℃時大約增加1倍，且損傷程度有隨溫度的降低而加重的趨勢，但在循環次數較少的情況下，對高強混凝土影響相對較小；超低溫凍融循環對鋼筋與混凝土黏結強度的削弱程度要大於對混凝土強度的影響。
